(57)【要約】  内燃機関用の空洞なしの鋼鉄ピストンが提供される。ピストンは、露出した下方クラウン表面と、リング溝を有するリングベルトと、ピンボスと、スカートパネルと、ストラットとを備える。ピストンは、内側下方クラウン領域と、下方クラウン表面に沿って延在する外側ポケットとを含む。内側下方クラウン領域は、スカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれ、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの１つ、およびストラットの２つに取り囲まれる。ピストンは、冷却オイルの排出を可能にするために、リング溝の１つ、典型的には第３リング溝の背壁を貫通して内側下方クラウン領域および／または外側ポケットまで延在する複数のオイルスロットを含む。各オイルスロットは、典型的には、リング溝の軸方向幅の３０％〜１００％の範囲にある直径を有する。
2019509425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンであって、
前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含む上壁と、
前記上壁から垂下し、前記ピストンの中心軸の周りに周方向に延在するリングベルトとを備え、
前記リングベルトは、前記中心軸の周りに周方向に延在し背壁によって互いに離間される上壁および下壁によって各々形成される複数のリング溝を含み、前記ピストンはさらに、
前記上壁から垂下する一対のピンボスと、  
前記リングベルトから垂下し、ストラットによって前記ピンボスに連結される一対のスカートパネルと、
前記下方クラウン表面に沿って延在し、前記スカートパネル、前記ストラット、および前記ピンボスに取り囲まれる内側下方クラウン領域と、
前記下方クラウン表面に沿って延在する一対の外側ポケットとを備え、
各外側ポケットは、前記リングベルトの一部、前記ピンボスの１つ、および１つの前記ピンボスを前記スカートパネルに連結する前記ストラットに取り囲まれており、
前記リング溝の少なくとも１つは、前記背壁を貫通して前記内側下方クラウン領域および／または前記ピストンの前記外側ポケットの少なくとも１つまで延在する少なくとも１つのオイルスロットを含む、ピストン。
【請求項２】
前記リング溝の各々は、前記上壁から前記下壁まで延在する軸方向幅を有し、前記オイルスロットの各一は、前記リング溝の前記軸方向幅の３０％〜１００％の範囲にある直径を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記リング溝の各々は、前記上壁から前記下壁まで延在する軸方向幅を有し、前記オイルスロットの各一は、各々前記リング溝の前記軸方向幅の３０％〜２００％の範囲である長さおよび幅を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項４】
前記リングベルトの前記リング溝は、第１リング溝と、第２リング溝と、第３リング溝とを含み、前記第１リング溝、前記第２リング溝、および前記第３リング溝のみが前記リング溝として前記ピストンに存在し、前記第３リング溝は、複数の前記オイルスロットを含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項５】
４つのみの前記オイルスロットを含み、前記オイルスロットの２つは、前記第３リング溝を貫通して前記スカートパネルの各々の上方に延在する、請求項４に記載のピストン。
【請求項６】
４つのみの前記オイルスロットを含み、前記オイルスロットの２つは、前記第３リング溝を貫通して前記ピンボスの各々の上方に延在する、請求項４に記載のピストン。
【請求項７】
前記少なくとも１つのオイルスロットは、前記リング溝から前記内側下方クラウン領域までおよび／または前記外側ポケットの少なくとも１つまで延在する、請求項１に記載のピストン。
【請求項８】
前記リング溝の１つに複数の前記オイルスロットを含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項９】
前記リング溝の各一の前記背壁は前記最上壁から前記最下壁まで延在する長さを有し、前記背壁の前記長さは、前記ピストンの外周にわたって一定であり、前記リング溝の各一の前記背壁は、前記リングベルトの隣接するランドから径方向に、ある距離に位置し、前記距離は、前記ピストンの前記外周にわたって一定である、請求項１に記載のピストン。
【請求項１０】
鋼鉄材料の単一片で形成される本体部分を含み、前記本体部分は、前記上壁と、前記リングベルトと、前記ピンボスと、前記スカートパネルとを含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項１１】
前記下方クラウン表面は、囲まれたもしくは部分的に囲まれた冷却空洞、または流体を留めやすい他の構成によって画定されていない、請求項１に記載のピストン。
【請求項１２】
前記内側下方クラウン領域は、前記中心軸に位置し、前記ピンボス、前記スカートパネル、および前記ストラットに取り囲まれ、前記外側ポケットは、前記ピンボスの外側に位置する、請求項１に記載のピストン。
【請求項１３】
鋼鉄材料の単一片で形成される本体部分を含み、
前記本体は、冷却空洞床、または冷却空洞を画定するもしくは部分的に画定する他の構成を有さず、
前記本体は、上部燃焼表面を提示する前記上壁を含み、
前記上部燃焼表面は、前記中心軸の周りの非平面の表面であり、
前記リング溝は、前記ピストンの外周の周りに延在し、
前記リング溝は、前記リング溝を互いに離間する複数のランドを含み、
前記ピンボスは、前記リングベルトの内側に配置され、ピンボア軸を取り囲み前記下方クラウン表面から長手方向に離間される横方向に離間された一対のピンボアを提供し、
前記一対のスカートパネルは、互いに直径方向に対向して位置し、
前記下方クラウン表面は、前記リングベルトの径方向内側に配置され、
前記下方クラウン表面の第１部分が前記内側下方クラウン領域によって提供され，前記下方クラウン表面の第２部分が前記外側ポケットによって提供され、
前記内側下方クラウン領域は、前記中心軸に位置し、前記ピンボス、前記スカートパネル、および前記ストラットに取り囲まれ、
前記内側下方クラウン領域に位置する前記下方クラウン表面は、前記ピストンの前記下側から見たときに凹状であり、
前記外側ポケットは、前記ピンボスの外側に位置し、
前記リング溝は、第１リング溝と、第２リング溝と、第３リング溝とを含み、
前記第１リング溝および前記第２リング溝および前記第３リング溝のみが前記リング溝として前記ピストンに存在し、
前記第１リング溝は前記上部燃焼表面の最も近くに配置され、前記第３リング溝は前記燃焼表面から最も遠くに配置され、
前記リング溝の前記背壁は、前記ピストンの前記中心軸に平行に、かつ前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
前記リング溝の前記最上壁および前記下壁は、前記ピストンの前記中心軸に対して垂直にまたはある角度で延在し、
前記リング溝の各一の前記背壁は、前記最上壁から前記最下壁まで延在し前記ピストンの前記中心軸に平行な長さを有し、
前記背壁の各一の前記長さは、前記ピストンの前記外周にわたって一定であり、
前記リング溝の各一の前記背壁は、隣接する前記ランドから径方向に、ある距離に位置し、
前記距離は、前記ピストンの前記外周にわたって一定であり、
前記リング溝の各々は、前記上壁から前記下壁まで延在する軸方向幅を有し、
前記リングベルトの前記第３リング溝は、前記背壁を貫通して延在する複数の前記オイルスロットを含み、
前記第３リング溝は、唯一の前記オイルスロットを含む前記リング溝であり、
前記オイルスロットは、前記スカートパネルの少なくとも１つの上方および／または前記ピンボスの少なくとも１つの上方に位置し、
前記オイルスロットは、前記第３リング溝から前記内側下方クラウン領域までおよび／または前記外側ポケットの少なくとも１つまで延在し、
前記オイルスロットの各一は、前記第３リング溝の前記軸方向幅の３０％〜１００％の範囲にある直径を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項１４】
４つのみの前記オイルスロットを含み、前記オイルスロットの２つは、前記第３リング溝を貫通して前記スカートパネルの各々の上方に延在し、前記オイルスロットの各々は、前記第３リング溝から前記内側下方クラウン領域まで延在する、請求項１３に記載のピストン。
【請求項１５】
４つのみの前記オイルスロットを含み、前記オイルスロットの２つは、前記第３リング溝を貫通して前記ピンボスの各々の上方に延在し、前記オイルスロットの各々は、前記第３リング溝から前記外側ポケットまで延在する、請求項１３に記載のピストン。
【請求項１６】
ピストンを製造する方法であって、
上壁を含む本体を提供するステップを備え、前記上壁は、前記ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含み、リングベルトが前記上壁から垂下し前記ピストンの中心軸の周りに周方向に延在し、前記リングベルトが前記中心軸の周りに周方向に延在し背壁によって互いに離間される最上壁および下壁によって各々形成される複数のリング溝を含み、一対のピンボスが前記上壁から垂下し、一対のスカートパネルが前記リングベルトから垂下しストラットによって前記ピンボスに連結され、内側下方クラウン領域が前記下方クラウン表面に沿って延在し前記スカートパネル、前記ストラット、および前記ピンボスに取り囲まれ、一対の外側ポケットが前記下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、前記リングベルトの一部、前記ピンボスの１つ、および１つの前記ピンボスを前記スカートパネルに連結する前記ストラットに取り囲まれ、前記方法はさらに、
前記リング溝の少なくとも１つの前記背壁を貫通して前記内側下方クラウン領域および／または前記外側ポケットの少なくとも１つまで延在する少なくとも１つのオイルスロットを形成するステップを備える、方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのオイルスロットを形成するステップは、前記リングベルトの中へ穴を開けることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記本体は材料の単一片であり、前記本体を提供するステップは、前記本体を加工、鍛造および／または鋳造することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記本体を提供するステップは、鍛造または鋳造することを含み、前記少なくとも１つのオイルスロットを形成するステップは、前記鍛造または鋳造する間に起こる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記リングベルトの前記リング溝は、第１リング溝と、第２リング溝と、第３リング溝とを含み、前記第１リング溝および前記第２リング溝および前記第３リング溝のみが前記リング溝として前記ピストンに存在し、前記第３リング溝は前記オイルスロットを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この米国特許出願は、２０１６年３月７日に提出された米国仮特許出願第６２／３０４，５０１号、および２０１７年３月２日に提出された米国特許出願第１５／４４８，５２２号に対する優先権を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景
１．技術分野
この発明は、概して、内燃機関用のピストン、およびピストンを製造する方法に関する。
【０００３】
２．関連技術
エンジン製造者は、限定されないが、燃料経済を向上させること、オイル消費を低減すること、燃料システムを向上させること、圧縮負荷およびシリンダボア内の動作温度を上昇させること、ピストンを通じた熱損失を低減すること、構成部品の潤滑を向上させること、エンジン重量を減らすこと、およびエンジンをよりコンパクトにすることと同時に、製造に関わるコストを減らすことなど、エンジンの効率および性能を向上させるための増加する要求に直面している。
【０００４】
圧縮負荷および燃焼室内の動作温度を上昇させることが望ましい一方、運転可能な限度内でピストンの温度を維持することは重要であり続ける。また、圧縮負荷および動作温度の上昇を実現することは、これらの望ましい「上昇」がピストンのコンプレッションハイト、ひいてはピストン全体の大きさおよび質量が減らされ得る程度を制限するという点において、トレードオフを伴う。これは、特に、ピストンの動作温度を低減するために閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有する典型的なピストン構成で厄介である。結合継手に沿ってともに接合されて閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を形成する上部および下部を有するピストンを製造するためのコストは、一般に、上部と下部とをともに結合するために用いられる接合プロセスによって増加される。さらに、エンジン重量が低減され得る程度は、鋼鉄から前述の「冷却空洞」ピストンを作製する必要性によって与えられ、それらはピストン上に加えられる機械的および熱的な負荷の増加に耐え得る。
【０００５】
現在では、冷却空洞を有しない単一片の鋼鉄ピストンが開発されており、「空洞なしの」ピストンとも呼ばれ得る。このようなピストンは、低減された重量、低減された製造コスト、および低減されたコンプレッションハイトを提供する。空洞なしのピストンは、冷却オイルノズルによってスプレー冷却される、潤滑のみのために軽くスプレーされる、またはいかなるオイルでもスプレーされない。冷却空洞がないことによって、このようなピストンは、典型的には、従来の冷却空洞を有するピストンよりも高い温度を経験する。高い温度は、その後連続的なピストンクラッキングおよびエンジン不良を引き起し得る、鋼鉄ピストンの上部燃焼表面の酸化または過熱を引き起こし得る。高い温度は、たとえば冷却オイルまたは潤滑油がスプレーされる燃焼ボウルの下で、ピストンの下方クラウン領域に沿ったオイル変質も引き起こし得る。高い温度によって生じる別の起こり得る問題は、冷却オイルまたは潤滑油がピストン下方クラウンに接触する領域において冷却オイルが炭素の厚い層を生成し得るということである。この炭素層は、起こり得るクラッキングおよびエンジン不良を伴うピストンの過熱を引き起こし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の概要
本発明の１つの局面は、内燃機関用のピストンを提供する。ピストンは、ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含む上壁と、上壁から垂下しピストンの中心軸の周りに周方向に延在するリングベルトとを備える。リングベルトは、中心軸の周りに周方向に延在し背壁によって互いに離間される上壁および下壁によって各々形成される複数のリング溝を含む。一対のピンボスが上壁から垂下し、一対のスカートパネルがリングベルトから垂下しストラットによってピンボスに連結される。ピストンは、下方クラウン表面に沿って延在する内側下方クラウン領域をさらに含み、内側下方クラウン領域は、スカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれる。一対の外側ポケットが下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの１つ、および１つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに取り囲まれる。リング溝の少なくとも１つは、背壁を貫通して内側下方クラウン領域および／またはピストンの外側ポケットの少なくとも１つまで延在する少なくとも１つのオイルスロットを含む。
【０００７】
本発明の別の局面は、ピストンを製造する方法を提供する。当該方法は、上壁を含む本体を提供することを含み、上壁は、ピストンの下側から露出する下方クラウン表面を含み、リングベルトが上壁から垂下しピストンの中心軸の周りに周方向に延在し、リングベルトが中心軸の周りに周方向に延在し背壁によって互いに離間される最上壁および下壁によって各々形成される複数のリング溝を含み、一対のピンボスが上壁から垂下し、一対のスカートパネルがリングベルトから垂下しストラットによってピンボスに連結され、内側下方クラウン領域が下方クラウン表面に沿って延在しスカートパネル、ストラット、およびピンボスに取り囲まれ、一対の外側ポケットが下方クラウン表面に沿って延在し、各外側ポケットは、リングベルトの一部、ピンボスの１つ、および１つのピンボスをスカートパネルに連結するストラットに取り囲まれる。当該方法は、リング溝の少なくとも１つの背壁を貫通して内側下方クラウン領域および／または外側ポケットの少なくとも１つまで延在する少なくとも１つのオイルスロットを形成することをさらに含む。
【０００８】
本発明のこれらのおよび他の局面、構成ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面と結び付けて考慮されたとき、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示の実施形態に係る、リング溝を貫通して延在するオイルスロットを含み得る空洞なしのピストンの底面図である。
【図２】例示の実施形態に係る、第３リング溝を貫通して内側下方クラウンの中へ延在するオイルスロットを含む空洞なしのピストンの側面図である。
【図２Ａ】図２の一部の拡大図である。
【図３】図２のピストンの底面図である。
【図４】別の例示の実施形態に係る、第３リング溝を貫通して外側ポケットの中へ延在するオイルスロットを含む空洞なしのピストンの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示の実施形態の詳細な説明
図１〜図４は、たとえば現代のコンパクトな高性能車両エンジンなどの内燃機関のシリンダボアまたはチャンバ（図示せず）における往復運動のための、本発明の例示の実施形態に従って構築されるピストン１０の図を示す。ピストン１０は、低減された重量を有し、内燃機関における動作の間に低減された温度で動作し、改良された熱効率、燃料消費、およびエンジンの性能に貢献する。ピストン１０は、また、閉じられた冷却空洞を含むピストンに対して、閉じられた冷却空洞を有さず低減された重量および関連コストに貢献する。
【００１１】
図に示されるように、ピストン１０は、鋼鉄などの金属材料の単一片から形成される一体の本体を有する。一体の本体は、機械加工、鍛造または鋳造によって、構築を完了するために必要であればその後行われる可能な仕上げ加工を伴って、形成され得る。したがって、ピストン１０は、冷却空洞床によって画定されるまたは部分的に画定される囲まれたまたは部分的に囲まれた冷却空洞を有するピストンでは当たり前である、互いに接合される上部および下部などの、ともに接合される複数の部品を有しない。対照的に、ピストン１０は、冷却空洞床、または冷却空洞を画定するもしくは部分的に画定する他の構成を有しないという点で、「空洞なし」である。空洞なしのピストン１０の底面図が図１に示され、別の実施形態に係る空洞なしのピストン１０の側面図および底面図が図２および図３に示され、さらに別の実施形態に係る空洞なしのピストンの底面図が図４に示される。
【００１２】
鋼鉄または別の金属で作製される本体部分は、高性能要求、すなわち現代の高性能内燃機関の上昇した温度および圧縮負荷を満たすために、強固かつ丈夫である。本体を構築するために用いられる鋼鉄材料は、特定のエンジン用途におけるピストン１０の要求に応じて、ＳＡＥ４１４０級などの合金であってもよく、異なってもよい。ピストン１０が空洞なしであることによって、ピストン１０の重量およびコンプレッションハイトが最小化され、これによりピストン１０が配置されるエンジンが低減された重量を実現し、よりコンパクトにされることを可能にする。さらに、ピストン１０が空洞なしであったとしても、ピストン１０は、使用の間に十分に冷却されて最も過酷な動作温度に耐えることができる。
【００１３】
ピストン１０の本体部分は、上壁１２を提供する上頭部または頂部セクションを有する。上壁１２は、内燃機関のシリンダボア内の燃焼ガスに直接曝される上部燃焼表面１４を含む。例示の実施形態では、上部燃焼表面１４は、中心軸Ａの周りに、燃焼ボウル、または非平面の、凹状の、もしくは波状の表面を形成する。
【００１４】
リングベルト１６は、上壁１２から垂下し、ピストン１０の外径に沿って周方向に延在する。リングベルト１６は、リング溝２０によって互いに分離される複数のランド１８を含む。図２Ａに最もよく示されるように、各リング溝２０は、背壁２５によって互いに離間される上壁２１と下壁２３との間に形成される。背壁２５は、概ねピストン１０の中心軸Ａに平行に、または中心軸Ａに沿って長手方向に延在し、上壁２１および下壁２３は、中心軸Ａに対して垂直にまたはある角度で延在する。リング溝２０は、様々な異なる寸法を有し得るが、例示の実施形態では、各リング溝２０の背壁２５はピストン１０の長さの一部である長さｌを有し、各リング溝２０の背壁２５は隣接するランド１８から距離ｄに位置する。リング溝２０の距離ｄは、ピストン１０の直径の一部である。ピストン１０の隣接するランド１８からの背壁２５の長さｌおよび距離ｄは、典型的には、ピストン１０の外周全体にわたって一定である。加えて、各リング溝２０は、背壁２５の長さｌと同一であり得るまたは異なり得る、図２Ａに示されるような、上壁２１から下壁２５まで延在する軸方向幅ｗを有する。例示の実施形態のピストン１０は３つのリング溝２０を含むが、ピストン１０は代替的には別の数のリング溝２０を含んでもよい。
【００１５】
ピストン１０は、リングベルト１６の内側に、概ね下方クラウン表面３２から垂下する一対のピンボス２４をさらに含む。ピンボス２４は、下方クラウン表面３２から垂直方向に離間される、横方向に離間された一対のピンボア２６を提供する。ピストン１０は、リングベルト１６から垂下し互いに直径方向に対向して位置する一対のスカートパネル２８も含む。スカートパネル２８は、ストラット３０によってピンボス２４に連結される。
【００１６】
ピストン１０の下方クラウン表面３２は、上部燃焼表面１４の正反対かつリングベルト１６の径方向内側に、上壁１２の下側に形成される。下方クラウン表面３２は、好ましくは燃焼ボウルから最小距離に位置し、実質的に燃焼ボウルから正反対側の表面である。下方クラウン表面３２は、ここで、ピストン１０を底部からまっすぐ観察したときに、ピンボア２６を除いて見える表面であると規定される。下方クラウン表面３２は、上部燃焼表面１４の燃焼ボウルに対して概ねぴったり合っている。下方クラウン表面３２は、また、ピストン１０の下側から見ると開かれて露出しており、囲まれたもしくは部分的に囲まれた冷却空洞、または下方クラウン表面３２付近にオイルもしくは冷却流体を留めやすい他の構成によって画定されていない。
【００１７】
ピストン１０の下方クラウン表面３２は、閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有する比較対象のピストンよりも、大きな総表面エリア（表面の外形に沿う３次元エリア）および大きな投影された表面エリア（平面図で見たとき、２次元エリア、平面）を有する。ピストン１０の下側に沿ったこの開かれた領域は、下方クラウン表面３２の真上へクランク室内から飛散するまたは吹きかけられるオイルに対し直接のアクセスを提供し、これにより下方クラウン表面３２全体がクランク室内からのオイルによって直接吹きかけられることを可能にするとともに、オイルがリストピン（図示せず）の周りに自由に飛散することを可能にし、さらに、ピストン１０の重量を大幅に低減する。したがって、空洞なしのピストン１０の概ね開かれた構成は、典型的な閉じられたまたは部分的に閉じられた冷却空洞を有しないが、下方クラウン表面３２の最適な冷却およびピンボア２６内のリストピン接合に対する潤滑を可能にすると同時に、ある体積のオイルが表面上に留まる時間である燃焼ボウル付近の表面上のオイル残留時間を低減する。低減された残留時間は、閉じられたまたは実質的に閉じられた冷却空洞を有するピストンにおいて生じ得るような、コークス化されたオイルの望ましくない蓄積を低減し得る。このように、ピストン１０は、延長された使用にわたって「きれい」であり続けることができ、これによりそれが実質的に蓄積されないままであることを可能にする。
【００１８】
例示の実施形態のピストン１０の下方クラウン表面３２は、図１に最もよく示される内側下方クラウン領域３４および外側ポケット３６を含む、ピストン１０のいくつかの領域によって提供される。中心軸Ａに位置する下方クラウン表面３２の第１部分は、内側下方クラウン領域３４によって提供される。内側下方クラウン領域３４は、ピンボス２４、スカートパネル２８、およびストラット３０に取り囲まれる。内側下方クラウン領域３４によって提供される下方クラウン表面３２の２次元表面エリアおよび３次元表面エリアは典型的には最大化されるため、露出面に対してクランク室から上方向に飛散するまたは吹きかけられるオイルによって生じる冷却が強化さ得、これによりピストン１０の優れた冷却を与える。例示の実施形態では、内側下方クラウン領域３４の下方クラウン表面３２は、底部から見たときに凹状であるため、オイルはピストン１０の往復の間にピストン１０の片側からピストン１０の反対側まで流れされることができ、これによりピストン１０の冷却をさらに強化するようにはたらく。
【００１９】
下方クラウン表面３２の第２領域は、ピンボス２４の外側に位置する外側ポケット３６によって提供される。各外側ポケット３６は、ピンボス２４の１つ、１つのピンボス２４をスカートパネル２８に連結するストラット３０の一部、およびリングベルト１６の一部に取り囲まれる。
【００２０】
内側下方クラウン領域３４および／または外側ポケット３６の冷却を向上し、ひいては動作の間のピストン１０の全体温度を低減するために、図２〜図４に示されるように、少なくとも１つのオイルスロット３８が少なくとも１つのリング溝２０の背壁２５を貫通して延在する。単一のまたは複数のオイルスロット３８は、背壁２５を貫通して径方向に延在し得る。単一のまたは複数のオイルスロット３８は、単一または複数のオイルスロット３８を通る軸がピストン１０の中心軸Ａを通らないように、ピンボア２６の軸に平行または垂直に背壁２５を貫通して延在し得る。
【００２１】
各オイルスロット３８は、スカートパネル２８の１つの上方および／またはピンボス２４の１つの上方に位置する。１つの実施形態によれば、オイルスロット３８は、リング溝２０から内側下方クラウン領域３４までの冷却オイルの排出を可能にする。別の実施形態によれば、オイルスロット３８は、リング溝２０からピストン１０の外側ポケット３６の少なくとも１つまでの冷却オイルの排出を可能にする。したがって、この実施形態では、排出された冷却オイルは外側ポケット３６の少なくとも１つへの冷却オイルの源として機能し、冷却オイルの不足しがちな少なくとも１つの外側ポケット３６の冷却を助ける。上述されたように、内側下方クラウン領域３４および／または外側ポケット３６へ提供される追加の冷却オイルは、冷却を助け、ひいては動作の間のピストン１０の全体温度を低減する。
【００２２】
図２および図３の例示の実施形態のピストン１０では、ピストンは４つのオイルスロット２８を含み、２つのオイルスロット３８が各スカートパネル２８の上方において第３リング溝２０に位置する。図４の実施形態では、ピストンは４つのオイルスロットを含み、２つのオイルスロット３８が各ピンボス２４の上方において第３リング溝２０に位置する。オイルスロット３８は、スカートパネル２８の上方およびピンボス２４の上方において第３リング溝２０に位置してもよい。オイルスロット３８は、代替的には、リング溝２０の別の１つに、または１つよりも多いリング溝２０に位置してもよい。また、オイルスロット３８の数、およびピストン１０の外周にわたるオイルスロット３８の位置は、異なり得る。
【００２３】
オイルスロット３８は、様々な方法に従ってピストン１０に形成され得る。図２および図３の例示の実施形態では、オイルスロット３８は、一体の本体を鋳造した後に第３リング溝２０の中へ開けられる。図４の例示の実施形態では、オイルスロット３８は、一体の本体に鍛造される。
【００２４】
各オイルスロット３８は、典型的には、オイルスロット３８が形成されるリング溝２０の軸方向幅ｗの３０〜１００％の範囲にある直径Ｄを有する。オイルスロット３８が環形状でない場合、オイルスロット３８は、各々溝の軸方向幅の３０〜２００％の範囲にある長さおよび幅を有する。しかしながら、オイルスロット３８の寸法は、異なり得る。各オイルスロット３８は、また、リング溝２０の背壁２５から外側ポケット３６の１つおよび／または内側下方クラウン領域３４まで延在するピストン１０の厚さ全体にわたって延在する。したがって、各オイルスロット３８は、オイルがオイルスロット３８から排出することを可能にする、外側ポケット３６の１つへおよび／または内側下方クラウン領域３４への開口を提供する。
【００２５】
本発明に従って設計されるピストン１０は、リング溝２０から、内側下方クラウン領域３４の中へおよび／または外側ポケット３８の少なくとも１つの中へのオイルの排出の増加を可能にすることによって、リングベルト１６にオイルスロット３８を有しない空洞なしのピストンと比較して、内側下方クラウン領域３４および／または外側ポケット３６の改良された冷却を実現することを可能にする。
【００２６】
本発明の別の局面は、内燃機関における使用のための空洞なしのピストン１０を製造する方法を提供する。典型的には鋼鉄で形成されるピストン１０の本体部分は、鍛造または鋳造などの様々な異なる方法に従って製造され得る。空洞なしのピストン１０の本体部分は様々な異なる設計を備えてもよく、可能な設計の例が図１〜図４に示される。
【００２７】
当該方法は、リングベルト１６のリング溝２０の少なくとも１つにオイルスロット３８の少なくとも１つを提供することをさらに含む。オイルスロット３８は、一体の本体部分を鋳造した後にリングベルト１６の中へ穴を開けることによって、またはピストン１０の一体の本体部分とともに鍛造もしくは鋳造することによって、形成され得る。しかしながら、オイルスロット３８は、他の方法によって形成されてもよい。
【００２８】
本発明の多くの修正および変形が上記の教示に照らして可能であり、本発明の範囲内で特定的に記載された以外の方法で実施され得る。すべての請求項のおよびすべての実施形態のすべての構成は、そのような組み合わせが互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせられ得ることも理解される。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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